CN113425457B - 一种具高强度和抗腐蚀的新型带袢镁板 - Google Patents

一种具高强度和抗腐蚀的新型带袢镁板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具高强度和抗腐蚀的新型带袢镁板，新型带袢镁板表面覆盖有纳米晶体层，纳米晶体层表面通过微弧氧化技术覆盖陶瓷膜，新型带袢镁板上设有拉力绳孔洞和移植物孔洞，拉力绳孔洞和移植物孔洞均贯穿新型带袢镁板，拉力绳孔洞用于供拉力绳穿过，移植物孔洞用于供移植物穿过；由于新型带袢镁板的主要材质为镁，其镁离子能够发挥其促骨生成效应，加速股骨部位的骨痂形成，减缓肌腱移植物在骨隧道的微动，抑制骨隧道的拓宽而提高重建成功率；并能够通过纳米晶体层和陶瓷膜解决镁金属力学性能不足和抗腐蚀性能差的问题，从而切实解决了现有肌腱移植物固定不稳和骨隧道扩大的问题。

Description

一种具高强度和抗腐蚀的新型带袢镁板
技术领域
本发明涉及医疗领域，特别涉及一种具高强度和抗腐蚀的新型带袢镁板。
背景技术
前交叉韧带(Anterior Cruciate Ligament，简称ACL)重建通常采用腘绳肌腱移植物进行替代撕裂的韧带，这种手术方式获得了良好的临床效果。据报道，将移植物肌腱固定于胫骨侧常用界面螺钉，而固定于股骨侧常用带袢钢板(endobutton)。目前已有的带袢板都是惰性金属，缺乏生物活性，仅发挥物理固定效应。ACL重建后，骨隧的临床问题，容易导致肌腱移植物固定不稳。
主要原因可能是带袢板连接的聚酯环带动肌腱移植物在骨隧道内移动。骨隧道拓宽后肌腱移植物可能出现松弛或固定不稳定，则需对患者进行翻修手术，较大的骨隧道会阻碍翻修手术的进行。此外有研究报道在术后3个月观察到患者血流量达到股骨隧道移植物的上端，而移植物与股骨上端愈合时间长达1年以上，那么针对骨质疏松或愈合不良的患者更容易出现手术失败而进行翻修手术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具高强度和抗腐蚀的新型带袢镁板，以解决现有肌腱移植物固定不稳的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具高强度和抗腐蚀的新型带袢镁板，所述新型带袢镁板表面覆盖有纳米晶体层，所述纳米晶体层表面覆盖有陶瓷膜，所述新型带袢镁板上设有拉力绳孔洞和移植物孔洞，所述拉力绳孔洞和所述移植物孔洞均贯穿所述新型带袢镁板，所述拉力绳孔洞用于供拉力绳穿过，所述移植物孔洞用于供移植物穿过。
在其中一个实施例中，所述新型带袢镁板的一表面设有弧面凸台，所述弧面凸台包围于所述拉力绳孔洞和所述移植物孔洞的周侧外。
在其中一个实施例中，所述新型带袢镁板包括主体和半圆台，两个所述半圆台分别设于所述主体相对的两侧；所述拉力绳孔洞设于两个所述半圆台与所述主体的连接处，所述移植物孔洞设于所述主体内，所述移植物孔洞至少为两个。
在其中一个实施例中，所述拉力绳孔洞的孔径为1～2mm，所述移植物孔洞的孔径为2.6～3mm，所述拉力绳孔洞与所述移植物孔洞的间距为0.5～1mm，相邻两个所述移植物孔洞的间距为0.3～0.7mm。
在其中一个实施例中，所述主体为矩形，所述主体的长度为6.7～10mm，所述主体的宽度为3～4.2mm，所述主体的高度为1.8～2mm。
在其中一个实施例中，所述半圆台的直径为3～4.2mm，所述半圆台的长度为1.6～2.5mm，所述半圆台的高度为1.8～2mm。
在其中一个实施例中，所述弧面凸台包括中部凸台和侧部凸台；所述中部凸台设于所述主体上，所述中部凸台包括多个交替连接的凸起部和内凹部，多个所述凸起部分别设于所述拉力绳孔洞与所述移植物孔洞之间、以及相邻的两个所述移植物孔洞之间；两个所述侧部凸台分别设于两个所述半圆台上，两个所述侧部凸台分别与所述中部凸台相对的两侧连接过渡，在从所述侧部凸台往所述中部凸台过渡的方向上，所述侧部凸台的高度先逐渐升高然后保持不变。
在其中一个实施例中，所述中部凸台的长度为6.7～10mm，所述中部凸台的高度为0.1～5mm，所述中部凸台的圆弧曲线弧长为4.1～5.3mm。
在其中一个实施例中，所述侧部凸台的闭环圆弧直线距离为3～4.2mm，所述侧部凸台的圆弧曲线弧长为4.1～5.3mm，所述侧部凸台的长度为1.6～2.5mm，所述侧部凸台的高度为0.1～0.5mm。
在其中一个实施例中，所述新型带袢镁板为镁单质制成。
本发明的有益效果如下：
由于新型带袢镁板的主要材质为镁，而镁具有良好的力学模量、生物相容性、以及出色的诱骨生成能力，其镁离子能够发挥其促骨生成效应，加速股骨部位的骨痂形成，减缓肌腱移植物在骨隧道的微动，抑制骨隧道的拓宽而提高重建成功率；但镁存在力学性能不足和抗腐蚀性能差的问题，所以本发明还设置所述新型带袢镁板表面覆盖有纳米晶体层，所述纳米晶体层表面覆盖有陶瓷膜，所以能够通过纳米晶体层解决镁金属力学性能不足问题，以及能够通过陶瓷膜改善镁金属降解速率的问题，从而使得新型带袢镁板的应用得以实现，切实解决了现有肌腱移植物固定不稳和骨隧道扩大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的结构示意图；
图2是图1的侧视结构示意图；
图3是图1的局部剖视结构示意图；
图4是本发明实施例带袢镁板与传统带袢钢板受力分布图；
图5是带袢镁板用于股骨端及周边形成骨痂示意图。
附图标记如下：
10、新型带袢镁板；11、拉力绳孔洞；12、移植物孔洞；13、主体；14、半圆台；15、弧面凸台；151、中部凸台；152、侧部凸台；153、凸起部；154、内凹部；
20、纳米晶体层；
30、陶瓷膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种具高强度和抗腐蚀的新型带袢镁板，其实施例如图1至图3所示，新型带袢镁板10表面覆盖有纳米晶体层20，纳米晶体层20表面覆盖有陶瓷膜30，新型带袢镁板10上设有拉力绳孔洞11和移植物孔洞12，拉力绳孔洞11和移植物孔洞12均贯穿新型带袢镁板10，拉力绳孔洞11用于供拉力绳穿过，移植物孔洞12用于供移植物穿过。
在进行应用时，拉力绳孔洞11用于供拉力绳穿过，移植物孔洞12用于供移植物穿过，由于新型带袢镁板10的主要材质为镁，而镁具有良好的力学模量、生物相容性、以及出色的诱骨生成能力，所以其镁离子能够发挥其促骨生成效应，加速股骨部位的骨痂形成(如图5所示)，减缓肌腱移植物在骨隧道的微动，抑制骨隧道的拓宽而提高重建成功率；而且此实施例还通过设置纳米晶体层20解决镁金属力学性能不足问题，以及通过设置陶瓷膜30改善镁金属抗腐蚀性能差的问题，从而使得新型带袢镁板10的应用得以实现，切实解决了现有肌腱移植物固定不稳的问题。
需要指出，可以通过在新型带袢镁板10上进行SMAT处理，以形成纳米晶体层20；其中，SMAT处理是一种纳米晶体表面处理方法，主要是通过驱动多个球形弹丸冲击样品表面，从而形成纳米晶体表面层并细化次表层晶粒，那么随着孪晶组织的存在和致密化，金属力学性能便可得到提高。
但尽管SMAT可以显著地改善镁金属的力学性能，但机械研磨会出现大量的晶体位错或晶体空位，将不利于镁金属保持理想的抗腐蚀性能。因此通过SMAT处理提高镁金属的力学性能后，在SMAT表面上在镀上一层MAO涂层，以此形成陶瓷膜30便可；需要指出，MAO表面是一种金属表面涂层技术，使高耐蚀性和耐磨性的陶瓷涂层紧密地附着在金属基体上，而阳极氧化层可以在初始浸泡阶段有效地保护衬底不受腐蚀，有效提高镁金属的抗腐蚀性能。
如图1和图2所示，新型带袢镁板10包括主体13和半圆台14，两个半圆台14分别设于主体13相对的两侧；拉力绳孔洞11设于两个半圆台14与主体13的连接处，移植物孔洞12设于主体13内，移植物孔洞12至少为两个。
具体的，此实施例的移植物孔洞12为两个，所以在采用此设置方式后，新型带袢镁板10的端部将为圆弧过渡结构，从而优化移植物孔洞12周围的应力分布。
如图1和图2所示，此实施例优选设置拉力绳孔洞11的孔径为1～2mm，移植物孔洞12的孔径为2.6～3mm，拉力绳孔洞11与移植物孔洞12的间距为0.5～1mm，相邻两个移植物孔洞12的间距为0.3～0.7mm。
有关拉力绳孔洞11的孔径，可优选设置为1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm以及2mm等，以便于医生通过拉力绳将肌腱移植物牵引致股骨侧上端。
有关移植物孔洞12的孔径，可优选设置为2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm以及3mm等，其作用是肌腱移植物穿过聚酯套环进行编织后，牵引致股骨侧上端。
有关拉力绳孔洞11与移植物孔洞12的间距，可优选设置为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm以及1mm等，采用此间距设置方式后，则可在拉力绳孔洞11与移植物孔洞12之间间隔处可分担部分应力。
有关相邻两个移植物孔洞12的间距，可优选设置为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm以及0.7mm等，两个移植物孔洞12之间间隔处越大承受的应力更大，可有效提高新型带袢镁板10的受力性能而不易断裂。
其中，上述孔洞与孔洞之间的间距是指代两孔洞边线之间的间距。
如图1和图2所示，主体13为矩形，主体13的长度为6.7～10mm，主体13的宽度为3～4.2mm，主体13的高度为1.8～2mm。
有关主体13的长度，可优选设置为6.7mm、6.8mm、6.9mm、7mm、7.1mm、7.2mm、7.3mm、7.4mm、7.5mm、7.6mm、7.7mm、7.8mm、7.9mm、8mm、8.1mm、8.2mm、8.3mm、8.4mm、8.5mm、8.6mm、8.7mm、8.8mm、8.9mm、9mm、9.1mm、9.2mm、9.3mm、9.4mm、9.5mm、9.6mm、9.7mm、9.8mm、9.9mm以及10mm等。
有关主体13的宽度，可优选设置为3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4mm、4.1mm以及4.2mm等。
有关主体13的高度，可优选设置为1.8mm、1.9mm以及2mm等。
通过上述方式设置主体13后，将可使得主体13的尺寸更为符合实际实用需求，以使得在实际使用中获得更好的使用效果。
如图1和图2所示，半圆台14的直径为3～4.2mm，半圆台14的长度为1.6～2.5mm，半圆台14的高度为1.8～2mm。
有关半圆台14的直径，可优选设置为3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4mm、4.1mm以及4.2mm等。
有关半圆台14的长度，可优选设置为1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm以及2.5mm等；其中，半圆台14的长度是指代图2所示方向中的左右长度。
有关半圆台14的高度，可优选设置为1.8mm、1.9mm以及2mm等。
通过上述方式设置半圆台14后，将可使得半圆台14的尺寸更为符合实际实用需求，以使得在实际使用中获得更好的使用效果。
如图1和图2所示，新型带袢镁板10的一表面设有弧面凸台15，弧面凸台15包围于拉力绳孔洞11和移植物孔洞12的周侧外。
在增设弧面凸台15后，能够改变新型带袢镁板10的应力分布，从而使得新型带袢镁板10机械强度更高，以此延长了新型带袢镁板10的使用寿命，也确保了能够在病患的手术处实现更好效果。
具体的，此实施例优选设置弧面凸台15包括中部凸台151和侧部凸台152；中部凸台151设于主体13上，中部凸台151包括多个交替连接的凸起部153和内凹部154，多个凸起部153分别设于拉力绳孔洞11与移植物孔洞12之间、以及相邻的两个移植物孔洞12之间；两个侧部凸台152分别设于两个半圆台14上，两个侧部凸台152分别与中部凸台151相对的两侧连接过渡，在从侧部凸台152往中部凸台151过渡的方向上，侧部凸台152的高度先逐渐升高然后保持不变。
譬如在图2所示的方向中，左侧侧部凸台152的左侧为逐渐升高，其右侧则保持高度不变，而右侧侧部凸台152的右侧为逐渐升高，其左侧则保持高度不变，在采用此设置方式后，不但可以利用高度变化形成弧面，其目的是减缓孔洞周围的应力，便于医生通过拉力绳将肌腱移植物牵引致股骨侧上端。
类似的，中部凸台151通过多个交替连接的凸起部153和内凹部154，其作用是肌腱移植物穿过聚酯套环进行编织后，牵引致股骨侧上端，凸起部位可有效提高带袢镁板的受力情况不易断裂。
类似地，如图4所示，通过有限元模拟证实了凸起部153和内凹部154的结构设计能够有效减缓周围的应力分布。
如图1和图2所示，中部凸台151的长度为6.7～10mm，中部凸台151的高度为0.1～5mm，中部凸台151的圆弧曲线弧长为4.1～5.3mm。
有关中部凸台151的长度，可优选设置为6.7mm、6.8mm、6.9mm、7mm、7.1mm、7.2mm、7.3mm、7.4mm、7.5mm、7.6mm、7.7mm、7.8mm、7.9mm、8mm、8.1mm、8.2mm、8.3mm、8.4mm、8.5mm、8.6mm、8.7mm、8.8mm、8.9mm、9mm、9.1mm、9.2mm、9.3mm、9.4mm、9.5mm、9.6mm、9.7mm、9.8mm、9.9mm以及10mm等。
有关中部凸台151的高度，可优选设置为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm以及0.5mm等。
有关中部凸台151的圆弧曲线弧长，可优选设置为4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm、5mm、5.1mm、5.2mm以及5.3mm等；其中，中部凸台151的圆弧曲线弧长是指代中部凸台151横跨新型带袢镁板10宽度方向的弧长。
通过上述方式设置中部凸台151后，将可使得中部凸台151的尺寸更为符合实际实用需求，以使得在实际使用中获得更好的使用效果。
如图1和图2所示，侧部凸台152的闭环圆弧直线距离为3～4.2mm，侧部凸台152的圆弧曲线弧长为4.1～5.3mm，侧部凸台152的长度为1.6～2.5mm，侧部凸台152的高度为0.1～0.5mm。
有关侧部凸台152的闭环圆弧直线距离，可优选设置为3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4mm、4.1mm以及4.2mm等；其中，侧部凸台152的闭环圆弧直线距离是指代侧部凸台152横跨新型带袢镁板10宽度方向的直线距离。
有关侧部凸台152的圆弧曲线弧长，可优选设置为4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm、5mm、5.1mm、5.2mm以及5.3mm等；其中，侧部凸台152的圆弧曲线弧长是指代侧部凸台152横跨新型带袢镁板10宽度方向的弧长。
有关侧部凸台152的长度，可优选设置为1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm以及2.5mm等；其中，侧部凸台152的长度是指代图2所示方向中的左右长度。
有关侧部凸台152的高度，可优选设置为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm以及0.5mm等。
通过上述方式设置侧部凸台152后，将可使得侧部凸台152的尺寸更为符合实际实用需求，以使得在实际使用中获得更好的使用效果。
更进一步的，新型带袢镁板10可利用镁单质或镁合金制成，但为了实现更佳的促生效果，此实施例优选设置新型带袢镁板10为镁单质制成。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高强度和抗腐蚀的带袢镁板，其特征在于，所述带袢镁板表面覆盖有纳米晶体层，所述纳米晶体层表面覆盖有陶瓷膜，所述带袢镁板上设有拉力绳孔洞和移植物孔洞，所述拉力绳孔洞和所述移植物孔洞均贯穿所述带袢镁板，所述拉力绳孔洞用于供拉力绳穿过，所述移植物孔洞用于供移植物穿过，所述移植物孔洞的孔壁为无所述纳米晶体层和所述陶瓷膜覆盖结构；
所述带袢镁板的一表面设有弧面凸台，所述弧面凸台包围于所述拉力绳孔洞和所述移植物孔洞的周侧外；
所述带袢镁板包括主体和半圆台，两个所述半圆台分别设于所述主体相对的两侧；所述拉力绳孔洞设于两个所述半圆台与所述主体的连接处，所述移植物孔洞设于所述主体内，所述移植物孔洞至少为两个；
所述弧面凸台包括中部凸台和侧部凸台；
所述中部凸台设于所述主体上，所述中部凸台包括多个交替连接的凸起部和内凹部，多个所述凸起部分别设于所述拉力绳孔洞与所述移植物孔洞之间、以及相邻的两个所述移植物孔洞之间；
两个所述侧部凸台分别设于两个所述半圆台上，两个所述侧部凸台分别与所述中部凸台相对的两侧连接过渡，在从所述侧部凸台往所述中部凸台过渡的方向上，所述侧部凸台的高度先逐渐升高然后保持不变。
2.根据权利要求1所述的带袢镁板，其特征在于，所述拉力绳孔洞的孔径为1~2mm，所述移植物孔洞的孔径为2.6~3mm，所述拉力绳孔洞与所述移植物孔洞的间距为0.5~1mm，相邻两个所述移植物孔洞的间距为0.3~0.7mm。
3.根据权利要求1所述的带袢镁板，其特征在于，所述主体为矩形，所述主体的长度为6.7~10mm，所述主体的宽度为3~4.2mm，所述主体的高度为1.8~2mm。
4.根据权利要求1所述的带袢镁板，其特征在于，所述半圆台的直径为3~4.2mm，所述半圆台的长度为1.6~2.5mm，所述半圆台的高度为1.8~2mm。
5.根据权利要求1所述的带袢镁板，其特征在于，所述中部凸台的长度为6.7~10mm，所述中部凸台的高度为0.1~5mm，所述中部凸台的圆弧曲线弧长为4.1~5.3mm。
6.根据权利要求1所述的带袢镁板，其特征在于，所述侧部凸台的闭环圆弧直线距离为3~4.2mm，所述侧部凸台的圆弧曲线弧长为4.1~5.3mm，所述侧部凸台的长度为1.6~2.5mm，所述侧部凸台的高度为0.1~0.5mm。
7.根据权利要求1所述的带袢镁板，其特征在于，所述带袢镁板为镁单质制成。
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